Перенос чужеродной ДНК в протопласты
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
Реферат по биотехнологии
"Перенос чужеродной ДНК в протопласты. Повышение стабильности протопластов"
Введение
Фитобиотехнология составная часть биотехнологии, объектами которой являются клетки и ткани растений фотоавтотрофных эукариот, а также биоактивные молекулы растительного происхождения (ферменты, нуклеиновые кислоты, стероиды и некоторые другие сложные органические вещества).
Название фитобиотехнология слагается из четырех слов греческого происхождения: phyton растение, bios жизнь, teken искусство, logos наука, слово. Следовательно, это наука об использовании растительных объектов в технике и промышленном производстве.
На первый взгляд выращивание растений (злаковых, лекарственных, декоративных и т.д.) в полевых условиях подпадает под рубрику фитобиотехнология, однако, как и с животными, здесь отсутствуют специфические методы промышленного культивирования цельных растений в биореакторах.
Таким образом, к фитобиотехнологическим процессам относят те из них, которые базируются на клеточном уровне, если даже клетки несут генетическую информацию, воспринятую ими в результате генно-инженерного эксперимента.
Клетки и ткани высших растений, выращиваемые на питательных средах in vitro в строго контролируемых условиях, все шире используют в фитобиотехнологии.
Общирное царство растений потенциально неограниченный источник клеток и тканей, которые могут быть введены в культуру и, как следствие, существуют неограниченные возможности для создания новых фитобиотехнологических процессов, в которых нуждается человечество.
1. Общие сведения о фитобиотехнологии
В настоящее время царство растений на земном шаре включает порядка 300 000 видов. От рационального и бережного отношения к растениям зависит благополучное выживание человечества на планете Земля.
Хотя растительные клетки и ткани принадлежат к более дифференцированным организмам в сравнении, например, с бактериями, тем не менее, они способны культивироваться в форме неорганизованной клеточной массы каллуса.
Каллусную ткань можно заставить формировать зародышеподобные структуры, почки, побеги, а на их основе растения-регенераты. Все это происходит благодаря тотипотентности растительных клеток (от лат. totus все, целый, potentia сила, потенция). Понятие тотипотентность является клеточной характеристикой; в нем отражен потенциал клетки воспроизводить все типы клеток, присущих взрослому организму. Другими словами клетка обладает способностью воспроизводить целый организм.
Если в качестве биообъекта применяют изолированный зародыш, меристему верхушечных или пазушных почек, то есть интегрированную систему, то все получаемые растения-регенеранты будут полностью соответствовать исходному растению, из которого была взята какая-либо интегрированная система из числа вышеназванных. Этим добиваются клонирования интересующих настоящих растений. [2]
В случаях применения изолированных клеток и протопластов удается получать измененные варианты исходной формы, которые передают полученные новые признаки потомству. Этим добиваются возможностей искусственного создания новых форм растений, пригодных для выборки, или селекции (см. рисунок ниже).
В течение последних лет биотехнологам удалось массовое размножение культивируемых растений с уникальными характеристиками, а выращивание растительных клеток стало основой для получения многих природных веществ, образуемых различными растениями в качестве продуктов вторичного обмена (гликозиды, алкалоиды и другие вещества).
Таким образом, клеточная и молекулярная биология растений составляет основу фитобиотохнологии, а главными направлениями стали создание новых форм полезных растений для сельского и лесного хозяйства, а также разработка промышленного производства химических веществ из растений.
2. Протопласты. Характеристика и получение
Растения как многоклеточные организмы с огромной емкостью геномов, с половым путем размножения и многоступенчатыми программами развития являются более сложными объектами для генноинженерных экспериментов, чем, например, вирусы, бактерии и дрожжи.
Тем не менее, уже теперь достигнуты определенные успехи с растительными объектами и по прогнозам ученых США к 2010 году ожидается прирост урожайности сельскохозяйственных культур примерно на 6070% по сравнению с началом 80-х годов текущего столетия в основном на основе использования методов генетической инженерии, когда стал возможным перенос отдельных генов от одного растения другому (в противоположность естественному половому процессу, при котором происходит замена целых блоков сцепленных генов).
Протопласты (от греч. protos первый, plastos вылепленный, образованный) это клетки, лишенные клеточных стенок, способные сохраняться и метаболизировать, равно как и реконструировать клеточную стенку в подходящих условиях.
Протопласты можно получать с помощью механических и биохимических (энзиматических) методов. В первых случаях добиваются плазмолиза растительных тканей, например, с помощью 0,1% раствора сахарозы с последующим разрезанием эпидермиса и освобождением протопластов в окружающую питательную среду.
Энзиматические методы по-разному эффективны в получении протопластов. Здесь необх?/p>